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JP2007335999A - Semiconductor device, and semiconductor relay apparatus with the same - Google Patents

Semiconductor device, and semiconductor relay apparatus with the same Download PDF

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JP2007335999A
JP2007335999A JP2006162693A JP2006162693A JP2007335999A JP 2007335999 A JP2007335999 A JP 2007335999A JP 2006162693 A JP2006162693 A JP 2006162693A JP 2006162693 A JP2006162693 A JP 2006162693A JP 2007335999 A JP2007335999 A JP 2007335999A
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JP
Japan
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mosfet
protection circuit
semiconductor device
source
detection resistor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2006162693A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Kusuda
和彦 楠田
Takeshi Nobe
武 野辺
Hiroshi Okada
洋 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device with a protection circuit for preventing a MOSFET from being destroyed due to an overcurrent that quickly senses a current flowing through the semiconductor element with high sensitivity to protect the MOSFET and to reduce the consumed current. <P>SOLUTION: A sensing resistor 3 for sensing an output current is provided to the source of the output MOSFET 2, a protection circuit IC 4 is activated to short-circuit between the gate and the source of the MOSFET 2 at the moment when the high potential side of the sensing resistor 3 reaches a prescribed potential. Thus, the MOSFET 2 is shifted from the ON state into the OFF state so as to prevent an overcurrent without causing a time lag. Since the necessity of provision of a diode or the like for sensing the temperature of the MOSFET 2 is eliminated, power consumption is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置、特に過電流からＭＯＳＦＥＴを保護する過電流保護回路を備えた半導体装置、及びそれを備えた半導体リレー装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, in particular, a semiconductor device including an overcurrent protection circuit that protects a MOSFET from an overcurrent, and a semiconductor relay device including the semiconductor device.

従来から、過電流によりＭＯＳＦＥＴが破壊されることを防止するために、ＭＯＳＦＥＴの近傍に形成したダイオード等の感熱素子（以下、ダイオードとする）によって保護回路を動作させて、ＭＯＳＦＥＴを保護する半導体技術が知られている。これは、過電流が流れたときのＭＯＳＦＥＴの発熱に伴ってダイオードのスレッショルド電圧が変化することを利用して、ＭＯＳＦＥＴの温度変化を検知し、温度が一定値以上に上昇したときに、保護回路によってＭＯＳＦＥＴのゲート−ソース間を短絡し、通電できないようにしてＭＯＳＦＥＴの破壊を防止するものである。   Conventionally, in order to prevent a MOSFET from being destroyed by an overcurrent, a semiconductor technology for protecting a MOSFET by operating a protection circuit with a thermal element such as a diode (hereinafter referred to as a diode) formed in the vicinity of the MOSFET. It has been known. This is based on the fact that the threshold voltage of the diode changes with the heat generation of the MOSFET when overcurrent flows, and detects the temperature change of the MOSFET. When the temperature rises above a certain value, the protection circuit Thus, the gate and source of the MOSFET are short-circuited to prevent energization and prevent destruction of the MOSFET.

図１０は、このような従来のダイオードを備えた半導体装置のＭＯＳＦＥＴの出力電流を示している。従来の半導体装置においては、ＭＯＳＦＥＴが発した熱がダイオードに伝わりダイオードが温まるまでにわずかながら時間がかかるため、ダイオードの発熱により保護回路が動作するまでタイムラグが生ずる。その結果、図１０に示すように、保護回路が動作するまで、ＭＯＳＦＥＴに過電流が流れてしまう場合がある。また、ダイオードのスレッショルド電圧の変化を知るためには、常にダイオードに電流を流し続けなければならないため、消費電流が大きくなる。   FIG. 10 shows the output current of the MOSFET of the semiconductor device having such a conventional diode. In the conventional semiconductor device, since heat generated by the MOSFET is transmitted to the diode and it takes a little time for the diode to warm up, a time lag occurs until the protection circuit operates due to heat generation of the diode. As a result, as shown in FIG. 10, an overcurrent may flow through the MOSFET until the protection circuit operates. In addition, in order to know the change in the threshold voltage of the diode, it is necessary to constantly pass a current through the diode, so that the current consumption increases.

なお、特許文献１には、リレー等の負荷に過電流が流れたとき、警告用のダイオードを点滅させる光電スイッチが示されている。また、特許文献２には、ラッチ方式の過電流保護機能を備えた半導体スイッチが示されている。
特開平６−１６４３５３号公報 特開２００１−２８４６２３号公報 Patent Document 1 discloses a photoelectric switch that blinks a warning diode when an overcurrent flows through a load such as a relay. Patent Document 2 discloses a semiconductor switch having a latch-type overcurrent protection function.
JP-A-6-164353 JP 2001-284623 A

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、過電流によりＭＯＳＦＥＴが破壊されることを防止する保護回路を備えた半導体装置において、感度よくかつ迅速に、半導体素子に流れる電流を検出してＭＯＳＦＥＴを保護すると共に、消費電流を低減することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems. In a semiconductor device having a protection circuit for preventing a MOSFET from being destroyed by an overcurrent, a current flowing through a semiconductor element can be detected with high sensitivity and speed. The purpose is to detect and protect the MOSFET and to reduce the current consumption.

上記目的を達成するために請求項１の発明は、出力用のＭＯＳＦＥＴと、このＭＯＳＦＥＴのゲート及びソースが接続され、該ＭＯＳＦＥＴを過電流から保護する保護回路とを備えた半導体装置であって、ＭＯＳＦＥＴの出力電流を検出するために該ＭＯＳＦＥＴのソース側に接続された検出抵抗をさらに備え、前記保護回路は、前記ＭＯＳＦＥＴのドレイン側が所定の電位に達したときに、前記ＭＯＳＦＥＴのゲート−ソース間を所定時間だけ短絡させ、該ＭＯＳＦＥＴをオンからオフ状態へと移行させ、前記所定時間経過後、再びオン状態へと自己復帰させるものである。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a semiconductor device comprising an output MOSFET and a protection circuit that is connected to the gate and source of the MOSFET and protects the MOSFET from overcurrent. A detection resistor connected to the source side of the MOSFET for detecting the output current of the MOSFET is further provided, and the protection circuit is connected between the gate and the source of the MOSFET when the drain side of the MOSFET reaches a predetermined potential. Is short-circuited for a predetermined time, the MOSFET is shifted from the on state to the off state, and after the predetermined time has elapsed, the MOSFET is self-returned to the on state again.

請求項２の発明は、出力用のＭＯＳＦＥＴと、このＭＯＳＦＥＴのゲート、ドレイン及びソースが接続され、該ＭＯＳＦＥＴを過電流から保護する保護回路とを備えた半導体装置であって、前記保護回路は、前記ＭＯＳＦＥＴのドレイン側が所定の電位に達したときに、前記ＭＯＳＦＥＴのゲート−ソース間を所定時間だけ短絡させ、該ＭＯＳＦＥＴをオンからオフ状態へと移行させ、前記所定時間経過後、再びオン状態へと自己復帰させるものである。   The invention of claim 2 is a semiconductor device comprising an output MOSFET and a protection circuit for connecting the gate, drain and source of the MOSFET and protecting the MOSFET from overcurrent, the protection circuit comprising: When the drain side of the MOSFET reaches a predetermined potential, the gate-source of the MOSFET is short-circuited for a predetermined time, and the MOSFET is switched from the on state to the off state. And self-return.

請求項３の発明は、請求項１に記載の半導体装置において、検出抵抗と、ＭＯＳＦＥＴとは、それぞれ別個のチップ内に形成されており、熱的に遮断されているものである。   According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the detection resistor and the MOSFET are formed in separate chips and are thermally blocked.

請求項４の発明は、請求項１に記載の半導体装置において、検出抵抗及び保護回路は、同一のチップ内に形成されているものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the detection resistor and the protection circuit are formed in the same chip.

請求項５の発明は、請求項３に記載の半導体装置において、検出抵抗は、ポリシリコンにて形成されているものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the third aspect, the detection resistor is formed of polysilicon.

請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置であって、保護回路は、太陽電池を電源として動作し、別の外部電源を必要としないものである。   A sixth aspect of the present invention is the semiconductor device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the protection circuit operates using a solar cell as a power source and does not require a separate external power source.

請求項７の発明は、請求項１に記載の半導体装置を備えた半導体リレー装置であって、２つのＭＯＳＦＥＴが、ソースと保護回路を共通に２つの検出抵抗を介して逆直列接続され、該２つのＭＯＳＦＥＴのゲートは共通に該保護回路に接続され、検出抵抗と保護回路は、ＭＯＳＦＥＴとは別チップに形成され、入力信号により点灯及び消灯する発光素子と、発光素子に光結合されて起電力を発生する光起電力素子とを含み、上記起電力が、ＭＯＳＦＥＴのゲート−ソース間に印加されるように構成されており、双方向からの過電流に対して、保護動作を起こさせるものである。   A seventh aspect of the present invention is a semiconductor relay device including the semiconductor device according to the first aspect, wherein two MOSFETs are connected in reverse series through two detection resistors in common with a source and a protection circuit, The gates of the two MOSFETs are connected to the protection circuit in common, and the detection resistor and the protection circuit are formed on a separate chip from the MOSFET, and the light emitting element that is turned on and off by an input signal is optically coupled to the light emitting element. Including a photovoltaic element for generating electric power, wherein the electromotive force is applied between the gate and source of the MOSFET, and causes a protective operation against overcurrent from both directions It is.

請求項８の発明は、請求項２に記載の半導体装置を備えた半導体リレー装置であって、２つのＭＯＳＦＥＴがソースと保護回路を共通に逆直列接続され、２つのＭＯＳＦＥＴのゲートは、共通に該保護回路に接続され、保護回路は、ＭＯＳＦＥＴとは別チップに形成され、入力信号により点灯及び消灯する発光素子と、発光素子に光結合されて起電力を発生する光起電力素子とを含み、上記起電力が、ＭＯＳＦＥＴのゲート−ソース間に印加されるように構成されており、双方向からの過電流に対して、保護動作を起こさせるものである。   The invention according to claim 8 is a semiconductor relay device comprising the semiconductor device according to claim 2, wherein the two MOSFETs are connected in reverse series with the source and the protection circuit in common, and the gates of the two MOSFETs are in common The protection circuit is connected to the protection circuit, and the protection circuit includes a light emitting element that is formed on a chip separate from the MOSFET and that is turned on and off by an input signal, and a photovoltaic element that is optically coupled to the light emitting element and generates an electromotive force. The electromotive force is applied between the gate and the source of the MOSFET, and a protective operation is caused against an overcurrent from both directions.

請求項９の発明は、請求項７又は８に記載の半導体リレー装置であって、保護回路は、太陽電池を電源として動作し、別の外部電源を必要としないものである。   The invention according to claim 9 is the semiconductor relay device according to claim 7 or 8, wherein the protection circuit operates using a solar cell as a power source and does not require a separate external power source.

請求項１の発明によれば、ＭＯＳＦＥＴのソース側に設けられた検出抵抗の高電位側の電位が基準電位を超えたとき、保護回路を動作させてＭＯＳＦＥＴをオフさせると共に、所定時間経過後、ＭＯＳＦＥＴをオン状態に自己復帰させ、ＭＯＳＦＥＴのオンとオフを繰り返す。これにより、ＭＯＳＦＥＴに長時間電流が流れてＭＯＳＦＥＴが破壊されることを防止できる。また、ＭＯＳＦＥＴの出力電流を検出し、その値に応じて保護回路が動作するので、従来のダイオードが温まるまでのタイムラグが生ずることなく、感度よく迅速に半導体素子に流れる電流を検出し、過電流を防止することができる。さらに、従来必要としていたＭＯＳＦＥＴの温度を検出するためのダイオードが不要となるので、ダイオードに電流を流す必要がなくなり、消費電力を低減することができる。   According to the first aspect of the present invention, when the potential on the high potential side of the detection resistor provided on the source side of the MOSFET exceeds the reference potential, the protection circuit is operated to turn off the MOSFET. The MOSFET is self-returned to the on state, and the MOSFET is repeatedly turned on and off. As a result, it is possible to prevent the MOSFET from being destroyed due to the current flowing through the MOSFET for a long time. Also, since the output current of the MOSFET is detected and the protection circuit operates according to the value, the current flowing through the semiconductor element can be detected quickly with high sensitivity without causing a time lag until the conventional diode warms up. Can be prevented. Furthermore, since a diode for detecting the temperature of the MOSFET, which has been conventionally required, is unnecessary, it is not necessary to pass a current through the diode, and power consumption can be reduced.

請求項２の発明によれば、ＭＯＳＦＥＴのドレイン側の電位が基準電位を超えたとき、保護回路を動作させてＭＯＳＦＥＴＭＯＳＦＥＴをオフさせると共に、所定時間経過後、ＭＯＳＦＥＴをオン状態に自己復帰させ、ＭＯＳＦＥＴのオンとオフを繰り返す。これにより、ＭＯＳＦＥＴに長時間電流が流れてＭＯＳＦＥＴが破壊されることを防止できる。また、ＭＯＳＦＥＴの出力電流を検出し、その値に応じて保護回路が動作するので、従来のダイオードが温まるまでのタイムラグが生ずることなく、感度よく迅速に半導体素子に流れる電流を検出し、過電流を防止することができる。さらに、従来必要としていたＭＯＳＦＥＴの温度を検出するためのダイオードが不要となるので、ダイオードに電流を流す必要がなくなり、消費電力を低減することができる。さらに、上記請求項１の構成と比較して、ＭＯＳＦＥＴのソース側に電流を検出するための検出抵抗が存在しないので、半導体装置のオン抵抗を低くすることが可能である。   According to the invention of claim 2, when the potential on the drain side of the MOSFET exceeds the reference potential, the protection circuit is operated to turn off the MOSFET MOSFET, and after a predetermined time has elapsed, the MOSFET is self-returned to the on state. Repeat on and off. As a result, it is possible to prevent the MOSFET from being destroyed due to the current flowing through the MOSFET for a long time. Also, since the output current of the MOSFET is detected and the protection circuit operates according to the value, the current flowing through the semiconductor element can be detected quickly with high sensitivity without causing a time lag until the conventional diode warms up. Can be prevented. Furthermore, since a diode for detecting the temperature of the MOSFET, which has been conventionally required, is unnecessary, it is not necessary to pass a current through the diode, and power consumption can be reduced. Furthermore, since no detection resistor for detecting current is present on the source side of the MOSFET, the on-resistance of the semiconductor device can be reduced as compared with the configuration of the first aspect.

請求項３の発明によれば、請求項１の構成において、さらに検出抵抗とＭＯＳＦＥＴとは、それぞれ別個のチップ内に形成され、熱的に遮断されているので、ＭＯＳＦＥＴの発熱によって検出抵抗の温度が上昇し、その抵抗値に影響を及す虞がなくなる。これにより、ＭＯＳＦＥＴの出力電流を精度良く測定することができる。また、検出抵抗とＭＯＳＦＥＴとが電気的にも遮断されていることによって、検出抵抗が寄生素子として異常な動作を引き起こす可能性をなくすことができる。   According to the invention of claim 3, in the configuration of claim 1, since the detection resistor and the MOSFET are formed in separate chips and are thermally shut off, the temperature of the detection resistor is generated by heat generation of the MOSFET. Increases, and there is no possibility of affecting the resistance value. Thereby, the output current of the MOSFET can be measured with high accuracy. Further, since the detection resistor and the MOSFET are electrically cut off, the possibility that the detection resistor causes an abnormal operation as a parasitic element can be eliminated.

請求項４の発明によれば、請求項１の構成において、さらに検出抵抗と保護回路とは、同一のチップ内に形成されているので、半導体装置を構成するチップ数の削減することができる。また、検出抵抗を形成するプロセスを保護回路を形成するプロセスの一部と共有化することによって半導体装置を形成するための総プロセス数を削減することができる。   According to the invention of claim 4, in the structure of claim 1, since the detection resistor and the protection circuit are further formed in the same chip, the number of chips constituting the semiconductor device can be reduced. Further, by sharing the process of forming the detection resistor with a part of the process of forming the protection circuit, the total number of processes for forming the semiconductor device can be reduced.

請求項５の発明によれば、請求項３の構成において、さらに検出抵抗がポリシリコンにて形成されているので、容易に抵抗値の大きな検出抵抗を形成できる。これにより、少ないチップ面積に検出抵抗を形成することができ、半導体装置の小型化を図ることができる。   According to the invention of claim 5, in the configuration of claim 3, since the detection resistor is further formed of polysilicon, a detection resistor having a large resistance value can be easily formed. As a result, the detection resistor can be formed in a small chip area, and the semiconductor device can be miniaturized.

請求項６の発明によれば、請求項１乃至５のいずれか１つの構成において、保護回路が太陽電池からの起電力によって動作するので、保護回路を動作させるための外部電源を新たに必要としないため、回路構成を簡素化することができる。   According to the invention of claim 6, in the configuration of any one of claims 1 to 5, since the protection circuit operates by an electromotive force from the solar cell, an external power supply for operating the protection circuit is newly required. Therefore, the circuit configuration can be simplified.

請求項７の発明によれば、検出抵抗と保護回路が、ＭＯＳＦＥＴとは別個のチップ内に形成されているので、ＭＯＳＦＥＴの発熱によって検出抵抗の温度が上昇し、その抵抗値に影響を及す虞がなくなる。これにより、ＭＯＳＦＥＴの出力電流を精度良く検出することができる。また、検出抵抗とＭＯＳＦＥＴとが電気的にも遮断されていることによって、検出抵抗が寄生素子として異常な動作を引き起こす可能性をなくすことができる。また、２つのＭＯＳＦＥＴがソースと検出抵抗を共通に逆直列接続されているので、２つのＭＯＳＦＥＴのいずれの方向からの過電流に対しても、保護回路を動作させてＭＯＳＦＥＴを保護することができる。   According to the invention of claim 7, since the detection resistor and the protection circuit are formed in a chip separate from the MOSFET, the temperature of the detection resistor rises due to heat generation of the MOSFET, and the resistance value is affected. There is no fear. Thereby, the output current of the MOSFET can be detected with high accuracy. Further, since the detection resistor and the MOSFET are electrically cut off, the possibility that the detection resistor causes an abnormal operation as a parasitic element can be eliminated. In addition, since the two MOSFETs are connected in reverse series with the source and the detection resistor in common, the MOSFET can be protected by operating the protection circuit against an overcurrent from either direction of the two MOSFETs. .

請求項８の発明によれば、検出抵抗と保護回路が、ＭＯＳＦＥＴとは別個のチップ内に形成されているので、ＭＯＳＦＥＴの出力電流を精度良く検出することができる。また、検出抵抗とＭＯＳＦＥＴとが電気的にも遮断されていることによって、検出抵抗が寄生素子として異常な動作を引き起こす可能性をなくすことができる。また、２つのＭＯＳＦＥＴがソースを共通に逆直列接続されているので、２つのＭＯＳＦＥＴのいずれの方向からの過電流に対しても、保護回路を動作させてＭＯＳＦＥＴを保護することができる。また、ＭＯＳＦＥＴのソース側に電流を検出するための検出抵抗が存在しないので、半導体装置のオン抵抗を低くすることが可能である。   According to the invention of claim 8, since the detection resistor and the protection circuit are formed in a chip separate from the MOSFET, the output current of the MOSFET can be detected with high accuracy. Further, since the detection resistor and the MOSFET are electrically cut off, the possibility that the detection resistor causes an abnormal operation as a parasitic element can be eliminated. In addition, since the two MOSFETs have their sources connected in reverse series, the protection circuit can be operated to protect the MOSFET against an overcurrent from any direction of the two MOSFETs. In addition, since there is no detection resistor for detecting current on the source side of the MOSFET, the on-resistance of the semiconductor device can be lowered.

請求項９の発明によれば、請求項７又は８の構成において、保護回路が太陽電池からの起電力によって動作するので、保護回路を動作させるための外部電源を新たに必要としないため、回路構成を簡素化することができる。   According to the invention of claim 9, in the configuration of claim 7 or 8, since the protection circuit operates by an electromotive force from the solar cell, an external power supply for operating the protection circuit is not newly required. The configuration can be simplified.

（実施形態１）
本発明を実施するための一実施形態による半導体装置について図面を参照して説明する。図１は半導体装置の構成を示している。半導体装置１は、出力用のＭＯＳＦＥＴ２と、ＭＯＳＦＥＴ２の出力電流を検出するための検出抵抗３と、ＭＯＳＦＥＴ２をオン状態からオフ状態へと移行させることにより、ＭＯＳＦＥＴ２を過電流から保護する保護回路ＩＣ（保護回路）４と、保護回路ＩＣ４に電力を供給する太陽電池５等によって構成されている。ＭＯＳＦＥＴ２のゲート及びソースは、保護回路ＩＣ４に接続されている。検出抵抗３は、ＭＯＳＦＥＴ２のソース側に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２と検出抵抗３とは、それぞれ別個のチップ内に形成されており、熱的に遮断されている。一方、検出抵抗３と保護回路ＩＣ４とは、同一のチップ内に形成されている。保護回路ＩＣ４は、検出抵抗３の高電位側が所定の電位に達したとき（瞬間）に、ＭＯＳＦＥＴ２のゲート−ソース間を所定時間だけ短絡させるよう、以下に示すように構成されている。 (Embodiment 1)
A semiconductor device according to an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a semiconductor device. The semiconductor device 1 includes an output MOSFET 2, a detection resistor 3 for detecting the output current of the MOSFET 2, and a protection circuit IC that protects the MOSFET 2 from an overcurrent by shifting the MOSFET 2 from an on state to an off state. Protection circuit) 4 and a solar cell 5 for supplying power to the protection circuit IC4. The gate and source of the MOSFET 2 are connected to the protection circuit IC4. The detection resistor 3 is connected to the source side of the MOSFET 2. The MOSFET 2 and the detection resistor 3 are formed in separate chips and are thermally cut off. On the other hand, the detection resistor 3 and the protection circuit IC4 are formed in the same chip. The protection circuit IC4 is configured as shown below so that the gate-source of the MOSFET 2 is short-circuited for a predetermined time when the high potential side of the detection resistor 3 reaches a predetermined potential (instant).

図２は、保護回路ＩＣ４の構成を示している。保護回路ＩＣ４は、ＭＯＳＦＥＴ２のゲート−ソース間を短絡させるための遮断用のＭＯＳＦＥＴ４１と、検出抵抗３の高電位側の電位を基準電位と比較するコンパレータ４２と、コンパレータ４２からの出力に応じて所定時間だけＭＯＳＦＥＴ４１をオンさせるための、ＡＮＤ回路４３、発振回路４４、分周回路４５、ＡＮＤ回路４６及びＮＯＴ回路４７等によって構成されている。   FIG. 2 shows the configuration of the protection circuit IC4. The protection circuit IC4 includes a blocking MOSFET 41 for short-circuiting between the gate and the source of the MOSFET 2, a comparator 42 that compares the high-potential side potential of the detection resistor 3 with a reference potential, and a predetermined value according to the output from the comparator 42 The circuit includes an AND circuit 43, an oscillation circuit 44, a frequency dividing circuit 45, an AND circuit 46, a NOT circuit 47, and the like for turning on the MOSFET 41 only for time.

図３は、保護回路ＩＣ４のうち、特に分周回路４５の構成を示している。分周回路４５は、ＭＯＳＦＥＴ４１をオンさせる時間を調整するための回路である。同図においては、第１分周回路４５ａ、第２分周回路４５ｂ及び第３分周回路４５ｃからなる３段回路の構成が示されているが、分周回路４５の段数は、発振回路４４のクロック周波数及びＭＯＳＦＥＴ４１をオンさせる時間に応じて適宜設定することができる。   FIG. 3 particularly shows the configuration of the frequency divider 45 in the protection circuit IC4. The frequency dividing circuit 45 is a circuit for adjusting the time for turning on the MOSFET 41. In the figure, the configuration of a three-stage circuit including a first divider circuit 45a, a second divider circuit 45b, and a third divider circuit 45c is shown. However, the number of stages of the divider circuit 45 is the oscillation circuit 44. Can be set as appropriate according to the clock frequency and the time during which the MOSFET 41 is turned on.

図４は、保護回路ＩＣ４の動作を示している。発振回路４４から出力されたパルスは、第１分周回路４５ａによって分周される。同様に、第１分周回路４５ａから出力されたパルスは、第２分周回路４５ｂによって分周され、第２分周回路４５ｂから出力されたパルスは、第３分周回路４５ｃによって分周される。図４においては、３段階に分周する例を示したが、分周回路４５の段数を適宜設定することにより、所望の時間ΔＴだけハイの出力信号を出力してＭＯＳＦＥＴ４１をオンさせて、ＭＯＳＦＥＴ２をオン状態からオフ状態に移行させ、通電を遮断することができる。   FIG. 4 shows the operation of the protection circuit IC4. The pulse output from the oscillation circuit 44 is divided by the first frequency dividing circuit 45a. Similarly, the pulse output from the first frequency dividing circuit 45a is divided by the second frequency dividing circuit 45b, and the pulse output from the second frequency dividing circuit 45b is frequency divided by the third frequency dividing circuit 45c. The FIG. 4 shows an example in which the frequency is divided into three stages. However, by appropriately setting the number of stages of the frequency dividing circuit 45, a high output signal is output for a desired time ΔT, and the MOSFET 41 is turned on. Can be switched from the on state to the off state to cut off the energization.

図５は、ＭＯＳＦＥＴ２の出力電流を示している。図４においてハイの出力信号によってＭＯＳＦＥＴ４１がオンしているとき、ＭＯＳＦＥＴ２への通電が遮断され、動作がオフされる。上述したように、このＭＯＳＦＥＴ２がオフされる時間ΔＴは、分周回路の設定によって適宜定められるものであるため、時間に経過に依存せず常に一定とされる。所定時間ΔＴが経過した後は、再びＭＯＳＦＥＴ２がオンされ、ＭＯＳＦＥＴが自己復帰する。この時点で、ＭＯＳＦＥＴ２に規定値以上の電流が流れる場合には、保護回路ＩＣ４が動作して再びＭＯＳＦＥＴ２がオフされる。このようにＭＯＳＦＥＴ２のオンとオフを繰り返すことによって、ＭＯＳＦＥＴ２に長時間電流が流れることがなくなり、ＭＯＳＦＥＴ２が破壊されることを防止することができる。   FIG. 5 shows the output current of the MOSFET 2. In FIG. 4, when the MOSFET 41 is turned on by a high output signal, the energization to the MOSFET 2 is cut off and the operation is turned off. As described above, the time ΔT when the MOSFET 2 is turned off is appropriately determined by the setting of the frequency dividing circuit, and is therefore always constant regardless of the time. After a predetermined time ΔT has elapsed, the MOSFET 2 is turned on again, and the MOSFET self-recovers. At this time, when a current exceeding a specified value flows through the MOSFET 2, the protection circuit IC4 operates and the MOSFET 2 is turned off again. By repeating ON and OFF of the MOSFET 2 in this way, no current flows through the MOSFET 2 for a long time, and the MOSFET 2 can be prevented from being destroyed.

図６は、保護回路ＩＣ４と同等の動作を行うことができる別な保護回路ＩＣの一構成例を示している。保護回路ＩＣ４０は、保護回路ＩＣ４におけるコンパレータ４２及びＡＮＤ回路４３をサイリスタ４８に置き換えたものであり、回路構成を簡素化することができる。   FIG. 6 shows a configuration example of another protection circuit IC that can perform the same operation as the protection circuit IC4. The protection circuit IC40 is obtained by replacing the comparator 42 and the AND circuit 43 in the protection circuit IC4 with a thyristor 48, and can simplify the circuit configuration.

上述した検出抵抗３とＭＯＳＦＥＴ２とは、それぞれ別個のチップ内に形成され、熱的に遮断されている。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２の発熱によって検出抵抗３の温度が上昇し、その抵抗値に影響を及す虞がなくなるため、ＭＯＳＦＥＴ２の出力電流を精度良く検出できる。また、検出抵抗３とＭＯＳＦＥＴ２とが電気的にも遮断されていることによって、検出抵抗３が寄生素子として異常な動作を引き起こす可能性をなくすことができる。   The detection resistor 3 and the MOSFET 2 described above are formed in separate chips and are thermally blocked. Thereby, the temperature of the detection resistor 3 rises due to the heat generation of the MOSFET 2 and there is no possibility of affecting the resistance value, so that the output current of the MOSFET 2 can be detected with high accuracy. Further, since the detection resistor 3 and the MOSFET 2 are also electrically cut off, the possibility that the detection resistor 3 causes an abnormal operation as a parasitic element can be eliminated.

一方、検出抵抗３と保護回路ＩＣ４とは、同一のチップ内に形成されている。これにより、半導体装１を構成するチップ数の削減することができる。また、検出抵抗３を形成するプロセスを保護回路ＩＣ４を形成するプロセスの一部と共有化することによって半導体装置１を形成するための総プロセス数を削減することができる。   On the other hand, the detection resistor 3 and the protection circuit IC4 are formed in the same chip. Thereby, the number of chips constituting the semiconductor device 1 can be reduced. Further, by sharing the process of forming the detection resistor 3 with a part of the process of forming the protection circuit IC4, the total number of processes for forming the semiconductor device 1 can be reduced.

また、検出抵抗３は、保護回路ＩＣ４の内部に形成されているＭＯＳＦＥＴ４１のゲートと同一の材料、すなわちポリシリコンにて形成されている。このように、検出抵抗３が保護回路ＩＣ４の一部と同一の材料によって形成されているので、半導体装置１を形成するための総プロセス数をより一層削減することが可能となる。また、検出抵抗３をポリシリコンにて形成することにより、容易に抵抗値の大きな検出抵抗を形成できることから、少ないチップ面積に検出抵抗３を形成することができ、半導体装置１の小型化を図ることができる。   The detection resistor 3 is formed of the same material as the gate of the MOSFET 41 formed inside the protection circuit IC4, that is, polysilicon. Thus, since the detection resistor 3 is formed of the same material as that of a part of the protection circuit IC4, the total number of processes for forming the semiconductor device 1 can be further reduced. Further, since the detection resistor 3 is formed of polysilicon, a detection resistor having a large resistance value can be easily formed. Therefore, the detection resistor 3 can be formed in a small chip area, and the semiconductor device 1 can be downsized. be able to.

図７は、図１に示した半導体装置を備えた光結合型の半導体リレー装置の構成を示している。半導体リレー装置は、入力信号に応答して光信号を出力する発光ダイオード（発光素子）１１と、光信号を受光して所定電圧の起電力を発生するフォトダイオード（光起電力素子）１２と、フォトダイオード１２が発生した起電力により出力用のＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｂをスイッチング制御する充放電制御回路１３（電圧制御回路）と、各出力ソースを共通に互いに直列に接続された一対の出力用のＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｂを有する出力部１４と、充放電制御回路１３と出力部１４の間に介在された保護回路ＩＣ４等によって構成されている。各ＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｂのドレイン−ソース間には、逆方向電流を流す逆方向ダイオード２ｃ、２ｄが内蔵されている。また、各出力用のＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｂのソース端子は、検出抵抗３ａ、３ｂを介して直列接続され、ドレイン端子は、出力部１４の外部端子１４ａ、１４ｂとなる。検出抵抗３と保護回路ＩＣ４とは、同一のチップに形成されている。また、フォトダイオード１２と充放電制御回路１３とは、同一のチップに形成されている。ＭＯＳＦＥＴ２ａと、検出抵抗３及び保護回路ＩＣ４を含むチップ、フォトダイオード１２及び充放電制御回路１３を含むチップとは互いに別個のチップとして形成されている。検出抵抗３とＭＯＳＦＥＴ２とは、それぞれ別個のチップ内に形成され、熱的に遮断されているので、ＭＯＳＦＥＴ２の出力電流を精度良く検出できる。また、検出抵抗３とＭＯＳＦＥＴ２とが電気的にも遮断されていることによって、検出抵抗３が寄生素子として異常な動作を引き起こす可能性をなくすことができる。   FIG. 7 shows a configuration of an optically coupled semiconductor relay device including the semiconductor device shown in FIG. The semiconductor relay device includes a light emitting diode (light emitting element) 11 that outputs an optical signal in response to an input signal, a photodiode (photovoltaic element) 12 that receives an optical signal and generates an electromotive force of a predetermined voltage, A charge / discharge control circuit 13 (voltage control circuit) that controls switching of the output MOSFETs 2a and 2b by the electromotive force generated by the photodiode 12, and a pair of output MOSFETs 2a in which the respective output sources are connected in series to each other, The output unit 14 having 2b, the protection circuit IC4 interposed between the charge / discharge control circuit 13 and the output unit 14, and the like. Between the drains and the sources of the MOSFETs 2a and 2b, reverse diodes 2c and 2d for passing a reverse current are incorporated. The source terminals of the output MOSFETs 2 a and 2 b are connected in series via the detection resistors 3 a and 3 b, and the drain terminals are the external terminals 14 a and 14 b of the output unit 14. The detection resistor 3 and the protection circuit IC4 are formed on the same chip. The photodiode 12 and the charge / discharge control circuit 13 are formed on the same chip. The MOSFET 2a, the chip including the detection resistor 3 and the protection circuit IC4, and the chip including the photodiode 12 and the charge / discharge control circuit 13 are formed as separate chips. Since the detection resistor 3 and the MOSFET 2 are formed in separate chips and are thermally shut off, the output current of the MOSFET 2 can be detected with high accuracy. Further, since the detection resistor 3 and the MOSFET 2 are also electrically cut off, the possibility that the detection resistor 3 causes an abnormal operation as a parasitic element can be eliminated.

発光ダイオード１１は、入力端子１１ａ、１１ｂからの入力信号に応じて発光し、光信号を出力する。フォトダイオード１２は、発光ダイオード１１から出力された光信号を受光して、所定電圧の起電力を発生する。   The light emitting diode 11 emits light in response to input signals from the input terminals 11a and 11b, and outputs an optical signal. The photodiode 12 receives the optical signal output from the light emitting diode 11 and generates an electromotive force having a predetermined voltage.

充放電制御回路１３は、電圧制御用のデプレッション型（ノーマリ オフ）のＭＯＳＦＥＴ３１及びエンハンスメント型（ノーマリ オン）のＭＯＳＦＥＴ３２と、抵抗３３とを備え、ＭＯＳＦＥＴ３１のドレインとゲートは、フォトダイオード１２の高電位側と低電位側にそれぞれ接続される。ＭＯＳＦＥＴ３２のドレインとソースは、ＭＯＳＦＥＴ３１のソースとゲートにそれぞれ接続されると共に、抵抗３３で短絡され、そのドレインとゲートは、短絡接続される。   The charge / discharge control circuit 13 includes a depletion type (normally off) MOSFET 31 for voltage control, an enhancement type (normally on) MOSFET 32, and a resistor 33. The drain and gate of the MOSFET 31 are on the high potential side of the photodiode 12. Are connected to the low potential side. The drain and source of the MOSFET 32 are connected to the source and gate of the MOSFET 31, respectively, and are short-circuited by the resistor 33, and the drain and gate are short-circuited.

以下、充放電制御回路１３の動作について、説明する。発光ダイオード１１の発光に伴いフォトダイオード１２によって所定電圧がＭＯＳＦＥＴ３１のドレイン−ゲート間に加えられると、ＭＯＳＦＥＴ３２がオフからオンになり、これによりＭＯＳＦＥＴ３１がオンからオフになる。この時、出力部１４の各ＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｂのゲートが充電され、ゲート−ソース間に電位差が発生する。こうしてＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｂのゲート−ソース間に所定の制御電圧が加えられると、各ＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｂが導通状態となり、外部端子１４ａ、１４ｂ間が導通され、リレーが閉じられる。この時点で、ＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｂに規定値以上の電流が流れる場合には、保護回路ＩＣ４が動作して再びＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｂがオフされる。次に、発光ダイオード１１からの光信号が遮断されると、上記と同様にして、ＭＯＳＦＥＴ３２がオンからオフとなり、ＭＯＳＦＥＴ３１がオフからオンとなる。これにより、各ＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｂのゲートが放電され、ゲート−ソース間の電位差が消失し、各ＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｂ非導通状態となり、外部端子１４ａ、１４ｂ間は遮断され、リレーが開放される。この充放電制御回路１３を設けたことにより、各ＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｂの充放電の切替をスムーズに行うことができる。また、２つのＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｂによって出力部１４を構成しているので、外部端子１４ａ側から又は１４ｂ側からのいずれの方向からの過電流に対しても、保護回路ＩＣ４を動作させてＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｂを保護することができる。   Hereinafter, the operation of the charge / discharge control circuit 13 will be described. When a predetermined voltage is applied between the drain and the gate of the MOSFET 31 by the photodiode 12 as the light emitting diode 11 emits light, the MOSFET 32 is turned on from off, thereby turning the MOSFET 31 on from off. At this time, the gates of the MOSFETs 2a and 2b of the output unit 14 are charged, and a potential difference is generated between the gate and the source. Thus, when a predetermined control voltage is applied between the gates and sources of the MOSFETs 2a and 2b, the MOSFETs 2a and 2b become conductive, the external terminals 14a and 14b are conducted, and the relay is closed. At this time, when a current exceeding a specified value flows through the MOSFETs 2a and 2b, the protection circuit IC4 operates and the MOSFETs 2a and 2b are turned off again. Next, when the optical signal from the light emitting diode 11 is cut off, the MOSFET 32 is turned off and the MOSFET 31 is turned on from off in the same manner as described above. As a result, the gates of the MOSFETs 2a and 2b are discharged, the potential difference between the gate and the source disappears, the MOSFETs 2a and 2b become non-conductive, the external terminals 14a and 14b are disconnected, and the relay is opened. By providing this charging / discharging control circuit 13, charging / discharging of each MOSFET 2a, 2b can be smoothly switched. In addition, since the output unit 14 is constituted by the two MOSFETs 2a and 2b, the protection circuit IC4 is operated against the overcurrent from any direction from the external terminal 14a side or from the 14b side to operate the MOSFETs 2a and 2b. Can be protected.

以上のように、本実施形態の半導体装置１及び半導体リレー装置によれば、検出抵抗３の高電位側の電位が基準電位を超えたとき、保護回路ＩＣ４を動作させてＭＯＳＦＥＴ２のオンとオフを繰り返す。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２に長時間電流が流れてＭＯＳＦＥＴ２が破壊されることを防止できる。また、ＭＯＳＦＥＴ２の出力電流を検出し、その値に応じて保護回路ＩＣ４が動作するので、従来のダイオードが温まるまでのタイムラグが生ずることなく、感度よく迅速にＭＯＳＦＥＴ２に流れる電流を検出し、過電流を防止することができる。また、従来必要としていたＭＯＳＦＥＴ２の温度を検出するためのダイオードが不要となるので、ダイオードに電流を流す必要がなくなり、消費電力を低減することができる。また、検出抵抗３とＭＯＳＦＥＴ２とは、それぞれ別個のチップ内に形成され、熱的に遮断されているので、ＭＯＳＦＥＴ２の発熱によって検出抵抗３の温度が上昇し、その抵抗値に影響を及す虞がなくなる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２の出力電流を精度良く測定することができる。また、検出抵抗３とＭＯＳＦＥＴ２とが電気的にも遮断されていることによって、検出抵抗３が寄生素子として異常な動作を引き起こす可能性をなくすことができる。また、検出抵抗３と保護回路ＩＣ４とは、同一のチップ内に形成されているので、半導体装置１を構成するチップ数の削減することができる。また、検出抵抗３を形成するプロセスを保護回路ＩＣ４を形成するプロセスの一部と共有化することによって半導体装置１を形成するための総プロセス数を削減することができる。   As described above, according to the semiconductor device 1 and the semiconductor relay device of this embodiment, when the potential on the high potential side of the detection resistor 3 exceeds the reference potential, the protection circuit IC4 is operated to turn the MOSFET 2 on and off. repeat. As a result, it is possible to prevent the MOSFET 2 from being destroyed due to the current flowing through the MOSFET 2 for a long time. Further, since the output current of the MOSFET 2 is detected and the protection circuit IC4 operates in accordance with the value, the current flowing through the MOSFET 2 can be detected quickly and with high sensitivity without causing a time lag until the conventional diode warms up. Can be prevented. In addition, since a diode for detecting the temperature of the MOSFET 2 that has been conventionally required is not required, it is not necessary to pass a current through the diode, and power consumption can be reduced. Further, since the detection resistor 3 and the MOSFET 2 are formed in separate chips and are thermally shut off, the temperature of the detection resistor 3 rises due to heat generation of the MOSFET 2 and may affect the resistance value. Disappears. Thereby, the output current of MOSFET 2 can be measured with high accuracy. Further, since the detection resistor 3 and the MOSFET 2 are also electrically cut off, the possibility that the detection resistor 3 causes an abnormal operation as a parasitic element can be eliminated. In addition, since the detection resistor 3 and the protection circuit IC4 are formed in the same chip, the number of chips constituting the semiconductor device 1 can be reduced. Further, by sharing the process of forming the detection resistor 3 with a part of the process of forming the protection circuit IC4, the total number of processes for forming the semiconductor device 1 can be reduced.

また、検出抵抗３は、保護回路ＩＣ４の内部に形成されているＭＯＳＦＥＴ４１ゲートと同一の材料、すなわちポリシリコンにて形成されているので、半導体装置１を形成するための総プロセス数をより一層削減することが可能となる。また、検出抵抗３をポリシリコンにて形成することにより、容易に抵抗値の大きな検出抵抗を形成できることから、少ないチップ面積に検出抵抗３を形成することができ、半導体装置１の小型化を図ることができる。また、２つのＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｂによって出力部１４を構成しているので、外部端子１４ａ側から又は１４ｂ側からのいずれの方向からの過電流に対しても、保護回路ＩＣ４を動作させてＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｂを保護することができる。また、保護回路ＩＣ４が半導体リレー装置に内蔵されている太陽電池５からの起電力によって動作するので、保護回路ＩＣ４を動作させるための外部電源を新たに必要としない。従って、回路構成を簡素化することができる。   Further, since the detection resistor 3 is made of the same material as the gate of the MOSFET 41 formed inside the protection circuit IC4, that is, polysilicon, the total number of processes for forming the semiconductor device 1 is further reduced. It becomes possible to do. Further, since the detection resistor 3 is formed of polysilicon, a detection resistor having a large resistance value can be easily formed. Therefore, the detection resistor 3 can be formed in a small chip area, and the semiconductor device 1 can be downsized. be able to. In addition, since the output unit 14 is constituted by the two MOSFETs 2a and 2b, the protection circuit IC4 is operated against the overcurrent from any direction from the external terminal 14a side or from the 14b side to operate the MOSFETs 2a and 2b. Can be protected. Further, since the protection circuit IC4 is operated by the electromotive force from the solar cell 5 incorporated in the semiconductor relay device, an external power supply for operating the protection circuit IC4 is not newly required. Therefore, the circuit configuration can be simplified.

（実施形態２）
図８は、本発明の別の実施形態による半導体装置の構成、図９は、それを備えた光結合型の半導体リレー装置の構成を示している。本実施形態の半導体装置５０は、出力用のＭＯＳＦＥＴ２と、ＭＯＳＦＥＴ２をオン状態からオフ状態へと移行させることにより、ＭＯＳＦＥＴ２を過電流から保護する保護回路ＩＣ（保護回路）４と太陽電池５等によって構成されている。半導体装置５０においては、ＭＯＳＦＥＴ２ゲート、ドレイン及びソースは、保護回路ＩＣ４に接続されている。半導体装置５０の動作は以下の通りである。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ２に過電流が流れることによって、ＭＯＳＦＥＴ２のソース側とドレイン側の両端の電位差が拡大し、ある所定の電位に達したとき、その電位がトリガとなって保護回路ＩＣ４を駆動させる。保護回路ＩＣ４は、半導体装置１と同様に、所定時間ΔＴ（分周回路によって設定された時間）だけＭＯＳＦＥＴ２のゲート−ソース間を短絡させた後、再びＭＯＳＦＥＴ２をオンさせる。この半導体装置５０によれば、外部端子１４ａ、１４ｂの間に検出抵抗が存在しないので、出力部１４のオン抵抗を低くすることが可能である。 (Embodiment 2)
FIG. 8 shows a configuration of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9 shows a configuration of an optically coupled semiconductor relay device including the semiconductor device. The semiconductor device 50 according to the present embodiment includes an output MOSFET 2, a protection circuit IC (protection circuit) 4 that protects the MOSFET 2 from overcurrent by shifting the MOSFET 2 from an on state to an off state, a solar cell 5, and the like. It is configured. In the semiconductor device 50, the gate, drain and source of the MOSFET 2 are connected to the protection circuit IC4. The operation of the semiconductor device 50 is as follows. That is, when an overcurrent flows through the MOSFET 2, the potential difference between both ends of the source side and the drain side of the MOSFET 2 increases, and when the potential reaches a predetermined potential, the potential is triggered to drive the protection circuit IC4. Similar to the semiconductor device 1, the protection circuit IC4 short-circuits between the gate and the source of the MOSFET 2 for a predetermined time ΔT (time set by the frequency dividing circuit), and then turns on the MOSFET 2 again. According to the semiconductor device 50, since no detection resistance exists between the external terminals 14a and 14b, the on-resistance of the output unit 14 can be lowered.

本発明の一実施形態による半導体装置の回路図。1 is a circuit diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 同半導体装置に包含される保護回路の回路図。FIG. 6 is a circuit diagram of a protection circuit included in the semiconductor device. 同保護回路の一例を示す回路図。The circuit diagram which shows an example of the protection circuit. 同保護回路の動作波形を示す図。The figure which shows the operation | movement waveform of the protection circuit. 同半導体装置の出力電流を示す図The figure which shows the output current of the semiconductor device 同保護回路の別な例を示す回路図。The circuit diagram which shows another example of the protection circuit. 同半導体装置を備えた半導体リレー装置の回路図。The circuit diagram of the semiconductor relay apparatus provided with the semiconductor device. 本発明の別の実施形態による半導体装置の回路図。The circuit diagram of the semiconductor device by another embodiment of the present invention. 同半導体装置を備えた半導体リレー装置の回路図。The circuit diagram of the semiconductor relay apparatus provided with the semiconductor device. 従来の半導体装置の出力電流を示す図。The figure which shows the output current of the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

１ 半導体装置
２ ＭＯＳＦＥＴ
３ 検出抵抗
４ 保護回路ＩＣ（保護回路）
５ 太陽電池 1 Semiconductor device 2 MOSFET
3 Detection resistor 4 Protection circuit IC (Protection circuit)
5 Solar cells

Claims (9)

出力用のＭＯＳＦＥＴと、このＭＯＳＦＥＴのゲート及びソースが接続され、該ＭＯＳＦＥＴを過電流から保護する保護回路とを備えた半導体装置であって、
前記ＭＯＳＦＥＴの出力電流を検出するために該ＭＯＳＦＥＴのソース側に接続された検出抵抗をさらに備え、
前記保護回路は、前記検出抵抗の高電位側が所定の電位に達したときに、前記ＭＯＳＦＥＴのゲート−ソース間を所定時間だけ短絡させ、該ＭＯＳＦＥＴをオンからオフ状態へと移行させ、前記所定時間経過後、再びオン状態へと自己復帰させることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device comprising an output MOSFET and a protection circuit to which the gate and source of the MOSFET are connected and which protects the MOSFET from overcurrent,
A detection resistor connected to the source side of the MOSFET to detect the output current of the MOSFET;
The protection circuit short-circuits between the gate and the source of the MOSFET for a predetermined time when the high potential side of the detection resistor reaches a predetermined potential, and shifts the MOSFET from an on state to an off state. After the elapse of time, the semiconductor device is self-returned to an on state again. 出力用のＭＯＳＦＥＴと、このＭＯＳＦＥＴのゲート、ドレイン及びソースが接続され、該ＭＯＳＦＥＴを過電流から保護する保護回路とを備えた半導体装置であって、
前記保護回路は、前記ＭＯＳＦＥＴのドレイン側が所定の電位に達したときに、前記ＭＯＳＦＥＴのゲート−ソース間を所定時間だけ短絡させ、該ＭＯＳＦＥＴをオンからオフ状態へと移行させ、前記所定時間経過後、再びオン状態へと自己復帰させることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device comprising an output MOSFET and a protection circuit to which the gate, drain and source of the MOSFET are connected and which protects the MOSFET from overcurrent,
The protection circuit short-circuits between the gate and source of the MOSFET for a predetermined time when the drain side of the MOSFET reaches a predetermined potential, and shifts the MOSFET from an on state to an off state, and after the predetermined time has elapsed. A semiconductor device characterized by self-returning to an on state again. 前記検出抵抗と、前記ＭＯＳＦＥＴとは、それぞれ別個のチップ内に形成されており、熱的に遮断されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the detection resistor and the MOSFET are formed in separate chips and are thermally blocked. 前記検出抵抗及び前記保護回路は、同一のチップ内に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the detection resistor and the protection circuit are formed in the same chip. 前記検出抵抗は、ポリシリコンにて形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 3, wherein the detection resistor is made of polysilicon. 前記保護回路は、太陽電池を電源として動作し、別の外部電源を必要としないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the protection circuit operates using a solar cell as a power source and does not require another external power source. 請求項１に記載の半導体装置を備えた半導体リレー装置であって、
２つのＭＯＳＦＥＴが、ソースと前記保護回路を共通に２つの検出抵抗を介して逆直列接続され、該２つのＭＯＳＦＥＴのゲートは共通に該保護回路に接続され、
前記検出抵抗と前記保護回路は、前記ＭＯＳＦＥＴとは別チップに形成され、
入力信号により点灯及び消灯する発光素子と、発光素子に光結合されて起電力を発生する光起電力素子とを含み、上記起電力が、前記ＭＯＳＦＥＴのゲート−ソース間に印加されるように構成されており、双方向からの過電流に対して、保護動作を起こさせることを特徴とする半導体リレー装置。 A semiconductor relay device comprising the semiconductor device according to claim 1,
Two MOSFETs are connected to the source and the protection circuit in common via two detection resistors, and the gates of the two MOSFETs are connected to the protection circuit in common.
The detection resistor and the protection circuit are formed on a separate chip from the MOSFET,
A light emitting element that is turned on and off by an input signal; and a photovoltaic element that is optically coupled to the light emitting element to generate an electromotive force, and the electromotive force is applied between the gate and the source of the MOSFET. A semiconductor relay device characterized in that a protective operation is caused against an overcurrent from both directions. 請求項２に記載の半導体装置を備えた半導体リレー装置であって、
２つのＭＯＳＦＥＴがソースと前記保護回路を共通に逆直列接続され、前記２つのＭＯＳＦＥＴのゲートは、共通に該保護回路に接続され、
前記保護回路は、前記ＭＯＳＦＥＴとは別チップに形成され、
入力信号により点灯及び消灯する発光素子と、発光素子に光結合されて起電力を発生する光起電力素子とを含み、上記起電力が、前記ＭＯＳＦＥＴのゲート−ソース間に印加されるように構成されており、双方向からの過電流に対して、保護動作を起こさせることを特徴とする半導体リレー装置。 A semiconductor relay device comprising the semiconductor device according to claim 2,
Two MOSFETs have a source and the protection circuit commonly connected in reverse series, and the gates of the two MOSFETs are commonly connected to the protection circuit,
The protection circuit is formed on a separate chip from the MOSFET,
A light emitting element that is turned on and off by an input signal; and a photovoltaic element that is optically coupled to the light emitting element to generate an electromotive force, and the electromotive force is applied between the gate and the source of the MOSFET. A semiconductor relay device characterized in that a protective operation is caused against an overcurrent from both directions. 前記保護回路は、太陽電池を電源として動作し、別の外部電源を必要としないことを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体リレー装置。   9. The semiconductor relay device according to claim 7, wherein the protection circuit operates using a solar cell as a power source and does not require a separate external power source.
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